Увеличение автоматизации

При увеличении сложности скрипта возникают ситуации, когдаотдельные участки кода повторяются в разных местах.

В этом случае оказывается удобно «запаковать» этот участок в отдельный, вспомогательный код, который можно вызвать одной командой.

Тогда если необходимо изменение этого блока, то будет достаточно изменить его лишь в одном месте.

Создание собственных функций  «черный ящик » =
код, который:

– требует определенные типы входных данных,
– производит некоторые действия и
– возвращает некоторые данные на выходе.

Переменные в функции занимают свое собственное, отдельное рабочее пространство.

Создание функций

Функции создаются в текстовых файлах .m (как скрипты). Отличие синтаксиса: файлы начинаются объявлением функции

function[out1,out2,…] =function_name (in1,in2,…)

Ключевое слово function должно быть первой (не закомментированной) строкой кода. Синтаксис объявления функции (после ключевого слова function) аналогичен синтаксису для вызова функций.

Файл принято называть function_name.m.

Код, следующий за объявлением функции, описывает вычисление выходных значений на основе входных.

Каждая объявленная выходная переменная должна в коде получить значение. Для функций с одним выходным значением  квадратные скобки не обязательны.

Упражнение

Измените callmodel.m в функцию, которая принимает параметры модели и возвращает call и t в качестве выходных данных

function [call,t] = Fun_CallModel(n,f0,A0,B,fm)

>> edit callmidel_fun

Синтаксис создания функций без входа или выхода (или и того, и другого):

Вызов функции

аналогичен вызову встроенных функций MATLAB.

Синтаксис вызова определяется объявлением в первой строке кода в файле функции.

Например для запуска модели callmodel_fun.m :

>> N=4; f0=165; A0=1; B=0.8; fm=1;

>> [x,t]=callmodel_fun(N,f0,A0,B,fm);

или попросту

>> [x,t]=callmodel_fun(4,165,1,0.8,1)

Если функция возвращает множество выходных значений, а требуется исключительно значение х на выходе:

>> x=callmodel_fun(4,165,1,0.8,1);

Если нужно только t, то игнорируем х используя тильду (~):

>> [~,t]=callmodel_fun(4,165,1,0.8,1);

P.S. если не указана конкретная переменная для выходного значения, то результат будет записан в ans по умолчанию. Если функция возвращает больше одного выходного значения, первое из них будет записано в ans, остальные – проигнорированы.

Упражнение

Вызов функции с одним набором параметров

>> x=callmodel_fun(3,175,2,1.5,0.65);

и с другим набором параметров:

>> x=callmodel_fun(4,165,1,0.8,1);

Note: Сохраняйте все изменения в функции, перед тем, как ее вызвать.

Рабочие пространства

Функции работают в своем собственном рабочем пространстве, отдельном от основного рабочего пространства, используемого из Command Window или скриптами.

Если функция вызывает другую функцию, то каждая поддерживает собственное рабочее пространство.

Значения переменных локализованы в индивидуальные рабочие пространства.

Отдельные workspaces функций удобны, но могут быть ошибки. С одной стороны все функции могут принимать на вход х и возвращать на выходе у. Переменные внутри функции не конфликтуют с переменными других файлов функций. С другой, могут быть ошибки при отсылке к переменной, которая находится в рабочем пространстве другой функции. В этом случае MATLAB укажет, что переменная не найдена.

Передача значений при вызове вида

>> a=foo(b)

где функция задана следующим образом

function y=foo(x)

a = sin(x); x=x+1; b=sin(x); y = a*b;

Упражнение

Убедитесь, что переменные функции локализованы в рабочем пространстве функций.

>> edit foo

Наблюдайте за основным рабочим пространством.

>> a=42;

>> b=foo(a);

MATLAB передает значение переменной b в foo. Переменная x в рабочем пространстве foo приобретает, таким образом, это значение, но является раздельной переменной с b (которая находится в основном рабочем пространстве). Изменение х не затронет b.

Так же, как только foo прекратила работу, она копирует текущее значение переменой у обратно в рабочее пространство, из которого функция была вызвана, – в данном случае – в основное рабочее пространство с переменной а. Как только функция завершает свою работу, ее рабочее пространство уничтожается.

Подфункции

применяют для передачи части задач функции другой функции. При этом эти вспомогательные функции доступны только родительской функции (т.е. друг другу).

Файлы функций могут содержать код для нескольких функции. Дополнительные функции внутри файла называют подфункциями. Подфункции видимы только главной функции и другим подфункциям в том же файле. Они не видимы снаружи файла (например, командной строке).

Каждая подфункция начинается с собственного объявления функции.

Подфункции могут следовать в любом порядке, но главная функция, вызываемая извне файла, должна появиться первой:

function[A,B]=primary(x,y)

A=subfunction1(x);

B=subfunction2(y);

function v= subfunction1(u)

v=rand(u,1);

function v= subfunction2(u)

v=randn(u,1);

Упражнение

Модель с шумом:

>> edit callmodel_sub

>> v=0.05

>> [x,t]=callmodel_sub(3,175,2,1.5,0.65,v);

Приоритет вызова

>> whale

 MATLAB выполнит поиск пока не найдет первое упоминание whale для интерпретации команды:

1. Поиск whale в качестве переменной в местном рабочем пространстве.

2. Поиск whale в качестве внутренней функции в том же файле.

3. Поиск whale в качестве подфункции в том же файле.

…

7. Поиск в текущей директории файла под названием whale.

8. Прочесывание по порядку путей в поисках файла под названием whale.

Упражнение

Проблема приоритетности: использование наименований файлов в качестве переменных.

Which  Locate functions and files

1)

>> which pi -all

>> pi = 2

>> which pi -all

>> R = 3

>> pi*R^2

>> clear pi

>> which pi -all

>> pi*R^2

2)

>> sin=pi

>> sin(1)

3)

>> i=1:5

>> z=1+2*i

>> abs(z)

>> clear i

>> z=1+2*i

>> abs(z)

Путь в MATLAB

Путь поиска директорий прописывается для того, чтобы указать где MATLAB осуществляет поиск файлов кода

При инсталляции все файлы MATLAB и Toolbox’ов записываются в путь поиска.

Если создаются новые связанные с MATLAB файлы, тогда их содержащие директории должны быть помещены в путь поиска

Поддиректории должны быть добавлены, даже если их родительская директория уже находится в пути.

Установка/редактирование пути  GUI Set Path. ToolStrip: закладка Home  раздел Environment  кнопка Set Path, либо:

>> pathtool

Упражнение

>> path

>> pathtool

Создайте файл функции (в рабочей директории), названный max.m

>> which max -all

Путь может также быть отредактирован программными методами при помощи функций:

path,
addpath, rmpath (Add/Remove folders from search path); savepath (Save current search path)

Порядок директорий на пути поиска важен, если более одного файла с одинаковым именем (вне зависимости от расширения). При поиске обнаруживается файл с наибольшим приоритетом.

Функция which  определяет какой вариант файла достигается.